Этот instructable показывает как надо обращаться со светодиодами, чтобы сделать из них какую-либо светящуюся цепь, рассказывает об общих правилах применения светодиодов на примере изготовления светящейся Рождественской светодиодной ёлки . Зная и используя принципы изложенные здесь, вы без труда повторите другие конструкции с использованием светодиодов, такие как и

, раздел сайта, где представлены ВСЕ самодельные ёлки и ВСЕ варианты из чего можно сделать ёлку.

Шаг 1. Детали

Эта светодиодная ёлка сделана из 17 красных, зеленых и желтых светодиодов – из самых дешевых, которые были в наличии в магазине электроники, (не знаю, кто изготовитель).
Их спецификация: (одинаковая для всех цветов)
прямое падение напряжения = 2,0 В
Макс непрерывный ток = 15 мА
Если вы можете, попытайтесь подобрать светодиоды, которые имеют те же характеристики - это облегчит создание дерева.

Блок питания от старого принтера обнаружился на улице - никакого источника питания постоянного тока больше не надо. В данном случае я имею напряжение 30 В, с током до 400 мА. Достаточная мощность для 300 светодиодов, но это излишне.

Шаг 2. Дизайн электрической схемы

Есть три возможности при проектировании схемы светодиодной ёлки, в зависимости от количества светодиодов, их прямого падения напряжения и напряжения питания.

1. На светодиодах будет падать меньшее напряжение, чем поставляет блок питания.
(То есть, например, если у вас есть 12 В питания, и у вас есть 5 светодиодов - каждый с прямым напряжением 1,8 В - то падение на светодиодах будет только 9 В)
При подключении светодиодов соединенных последовательно, непосредственно к источнику питания, будет течь слишком большой ток, и по крайней мере один из светодиодов перегорит (надеюсь разорвет цепь и защитит остальные).

В этом случае, вы должны включить резистор для ограничения величины тока до безопасного уровня. Для расчета общего сопротивления необходимо:
R = (Vs - Vf * N) / Is
Vs: - Напряжение питания
Vf: - Падение напряжения на 1 светодиод.
N: - Количество светодиодов
Is: - Безопасный ток для светодиодов.

Мой первоначальный дизайн был похож на схему А: R1 и R2 каждый по половине R_общего (для симметрии), резисторы добавлены для получения общего сопротивления.

2. На светодиодах падает точно такое же напряжение, что выдает блок питания. Отлично! Резисторы не нужны, просто подключите все индикаторы последовательно к провода клемм питания.
Будьте осторожны, если вы рассчитали неправильно, светодиоды сгорят.

3. На светодиодах падает больше, чем напряжение питания. Плохие новости - вы не можете подключить последовательно соединенные светодиоды. Однако, Вы можете разделить светодиоды в параллельные цепочки. Если вы посмотрите на схему B, вы можете видеть, что есть два пути для прохождения тока от Vcc (+) к GND (-). Путь по левой цепи имеет только 2 светодиода, поэтому она нуждается в токоограничительном резисторе, чтобы сохранить текущий ток на безопасном уровне (Сценарий 1). Путь по правой цепи имеет 15 светодиодов, падение напряжения каждого светодиода 2,0 В и блок питания 30В, это дает мне именно нужное падение напряжения, когда можно обойтись без резистора (Сценарий 2).

Если у вас есть известное напряжение питания и необходимое количество светодиодов с известным падением напряжения на каждом, можно прикинуть, какие сценарии у вас возможны, и разработать свою светодиодную ёлку!

Шаг 3. Дизайн эстетический

Пришло время художественных навыков!
При разработке дизайна дерева помните:
1. Должна быть определена электрическая цепь (см. предыдущий шаг), которая и определит ваши дальнейшие шаги.
2. Старайтесь не делать расстояние между соседними светодиодами больше чем два раза длина выводов светодиода, или вы должны будете использовать дополнительный провод.
Если вы посмотрите на дизайн B, можно увидеть, что есть два пути, по которому течет ток: выводы на нижних зеленых светодиодах подключаются к источнику питания и ток идет по ним вокруг всего контура дерева. Другой путь - два самых нижних зеленых светодиода подключены через резистор, и создают вторую параллельную цепь.

Шаг 4. Используйте кондуктор!

Этот проект не использует печатную плату, и любой, кто пытался паять компоненты вместе, знает, как это трудно! Дерево представляет еще более сложный вариант, так как провода и компоненты следует разместить эстетично - вы хотите, чтобы провода были прямыми, а дерево симметричным.
Чтобы преодолеть это, я использовал кондуктор - распечатайте свой план расположения или нарисуйте его от руки, и приклейте на кусочек дерева, по крайней мере, 5 мм (1/4 inch) толщиной. Если у вас есть гладкое дерево, как фанера или MDF, можно просто рисовать прямо на него.
Найти сверло такого же размера, как ваш светодиод (3 мм или 5 мм, как правило), и просверлить небольшие отверстия под каждый светодиод. В идеале каждый светодиод должен плотно прилегать в отверстии, без шевеления.

Шаг 5. Пайка светодиодов

На данном этапе необходимо выяснить, в каком направлении протекает ток по вашему дереву (по часовой стрелке или против часовой стрелки). От этого будет зависеть расположение контактов питания, и каким образом вы хотите, чтобы было ориентировано дерево (лицом вперед).
Разберитесь с этим – иначе или ёлочка не будет гореть, или будет развернута задом наперед.

Положите каждый светодиод в отверстие кондуктора, убедившись, что они ориентированы так, что положительный вывод первого светодиода будет идти к источнику питания (возможно, через первый резистор), а отрицательный вывод каждого светодиода соединяется с положительным выводом следующего светодиода.

Осторожно согните выводы светодиодов по направлению к прилегающим светодиодам, и обрежьте излишки, так чтобы оставить только ~ 1 см перекрытия. Совместите их внимательно, и спаяйте вместе.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ:
Светодиоды чувствительны к температуре – если вы перегреете выводы - они сгорают.
Пайку производите так далеко от светодиодов, как только сможете.
Попробуйте расплавить припой и положить его на соединение, а не нагревайте провода, пока припой плавится на них.
Если у вас не получилась пайка в первые ~ 10 секунд, подождите, пока светодиоды остынут и повторите попытку. Если вы паяете два длинных провода вместе, риск небольшой, но если светодиоды очень близко друг к другу (например, желтые светодиоды в моей конструкции), то вы должны быть намного более осторожными.

Шаг 6. Почти готово...

(Если вы поспешите вынуть светодиоды, вы деформируете ваше дерево)
С помощью плоскогубцев, обойдите кондуктор и тщательно потяните каждый из светодиодов, а затем перейдите к следующему, затем следует вернуться и вытащить каждый немного дальше, пока дерево не освободится.

После удаления дерева из кондуктора, оно должно быть подключено к источнику питания. Если у вас есть хороший компактный блок питания, как у меня, то вы можете использовать его в качестве прочной базы, ... в противном случае вам может понадобиться небольшой деревянный брусок.

Вставьте дерево ногами в отверстия, или согните ноги под углом 90 градусов, и припаяйте к клеммам БП.

Теперь, когда ёлка прочно закреплена, вы можете исправить любые деформации, которые произошли, осторожно изгибая конструкцию. Убедитесь, что провода не касаются друг друга прежде, чем вы подключите питание.

Этот instructable не показывает проверки на каждом этапе строительства, как надо делать, чтобы гарантировать, что каждый светодиод подключен правильно, что электрическая схема будет работать, что напряжение питание достаточной величины, что прямое падение напряжения светодиодов соответствует спецификации, и что светодиоды не перегрелись во время пайки.
Проявляйте должное внимание, (Семь раз отмерь, один раз отрежь), и вы не будете иметь проблем, что что-то пошло не так.

Шаг 7. Светодиодная ёлка г отова!

Ура! Новогодняя светодиодная ёлка , которая не занимают кучу места, когда не используется, готова!

Светодиодная елка своими руками, не требующая программирования!

В этом проекте показано как сделать новогоднее украшение в виде елки без особых усилий и знаний. Новогодняя елка имеет размер 120 х 80 см и выполнена из обычных светодиодов, но для их работы абсолютно не требуется микроконтроллер и его программирование. А это означает, что это под силу каждому.

Изготовление проекта занимает не так уж и много времени, хоть он и содержит почти 1500 отдельных светодиодов. Собирается он довольно быстро и просто, но это при учете, что вы будете придерживаться инструкций изложенных ниже, в которых будут даны предостережения от различных ошибок. Перед началом сборки, рекомендуется посмотреть видео представленное выше.

Шаг 1: Материалы и инструменты

Для изготовления этого проекта потребуется действительно не так много материалов и инструментов, как может показаться изначально. Это делает проект дешевым и простым в изготовлении. Итак, понадобится:

Материалы:

• Светодиоды 5 мм. В данном проекте использовалось почти 1100 зеленых, 300 желтых и 100 синих светодиодов. Причем желтые и синие светодиоды должны быть мигающими.
• Лист МДФ или ДВП
• Материалы для пайки
• Электрические провода, около 30 метров, предпочтительнее из тонкой, цельной медной жилы. В данном случае использовался разделанный телефонный кабель.
• Старое зарядное устройство от ноутбука в качестве источника питания, в данном случае использовали блок питания на 18,5 Вольт мощностью 4 Ампера.

Самый главный секрет в этом проекте заключается в том, чтобы светодиоды отдельных цветов были мигающими. В этом проекте, таковыми являются желтые и синие светодиоды. При проектировании, было сделано предположение, что они будут мигать в разных интервалах, вызывая случайный узор через некоторое время, и эта теория оказалась верной. В момент подачи питания, они начинают мигать с одинаковым интервалом, но через 10 – 15 секунд, они начинают мигать случайным образом. Если учесть эту особенность не одинаковости срабатывания, то получается, что для создания красивого эффекта не требуется ни микроконтроллера, ни программирования, ни резисторов, ни конденсаторов, ничего кроме светодиодов!

Из инструментов понадобится тоже совсем немного:

• Сверло диаметром 1 мм и 5 мм, дрель
• Паяльник
• Деревянный макет - матрица
• Изолента
• Инструмент для зачистки проводов (как оказалось самый важный, поскольку очень упрощает работу).
• Линейка, карандаш и прочие мелочи.

Шаг 2: Подготовка дизайна

Подготовка к работе занимает примерно около половины всего времени на изготовление этого проекта, и поверьте, оно того стоит.

Во-первых, надо нарисовать изображение на клетчатой бумаге (можно использовать миллиметровку), используя только те цвета светодиодов, которых вы сможете найти. Будьте осторожны с красным цветом, т.к. в данном случае было заказано 100 красных мигающих светодиодов, и оказалось, что когда они объединяются в серию, то они отключают всю серию одновременно и больше не загораются (это выглядит некрасиво, и вам не рекомендуется). Объединив красные светодиоды в серию по 9 шт. они практически не загорались. Синие и желтые светодиоды этой проблеме не подвержены, поэтому пришлось исключить красные светодиоды из всего проекта.

В данном проекте, изначально изображение создавалось в программе Photoshop, но это оказалось достаточно сложным моментом. После поисков подобных программ в интернете, было найдено много программных продуктов, которые раскладывают изображения на квадратные пиксели. Их очень много, и что удобнее – выбирать вам. Суть этого шага, разделить изображение по цветам на квадраты определенного размера. После чего распечатать его на бумаге.

Следующий шаг состоит в том, чтобы правильно ориентировать светодиоды, для уменьшения физических связей. Можно было бы просто ориентировать все катоды в одну сторону, а аноды в другую, создав при этом некое подобие квадратной маски, подключив питание всего лишь к двум полюсам, но на практике это оказалось очень неудобно. Поэтому, схема подсоединения в этом проекте выглядит как соединение прямоугольных областей, поскольку это не требует наличие большого количества дополнительных резисторов, чтобы снизить напряжение, подаваемое на светодиоды, а заодно и снижает потребляемый ток.

Из технического описания светодиодов, было выяснено, что каждый светодиод имеет падение напряжения около 2,5 Вольт. Для того чтобы полностью исключить использование резисторов, было решено объединять светодиоды в серию из расчета 18,5 Вольт / 7шт. = 2,6 Вольта (Падение напряжения на светодиоде). Таким образом, одна серия светодиодов должна содержать 7 светодиодов и при этом они будут светиться на максимальной яркости.

В нашем случае использовался шаблон с квадратами, в центре которого была точка определенного цвета. Затем, на бумаге, каждый цвет был объединен в серию по семь светодиодов. Это было очень утомительным занятием, но по-своему забавным, почти как решение головоломки. Как оказалось в итоге, серии из 7 светодиодов не достаточно, чтобы она могла выдержать напряжение 18,5 Вольт, поэтому в итоге пришлось увеличить серию до 9 светодиодов. Настоятельно рекомендуем вам узнать и точно рассчитать допустимые напряжения на одну серию. Это вас убережет от повторной переделки всей схемы.

Шаг 3: Координатная пайка (серии светодиодов)

Для того чтобы сделать жизнь проще, была изготовлена небольшая матрица. Используя те же размеры, что и при окончательной сборке, была сделана небольшая деревянная плата с шагом между точками 5 мм. Прикладывая эту матрицу к листу МДФ или ДВП, она должна точно соответствовать местам сверления отверстий. После отметки отверстий, рекомендуется отмечать номера строк и столбцов, это еще больше упростит вам дальнейшую сборку. Также, на этой матрице на следующем шаге будут собираться отдельные серии светодиодов, которые затем вставятся в основной шаблон.

Шаг 4: Создание индивидуальных серий светодиодов

Теперь, при наличии удобного шаблона для составления серий из светодиодов можно приступить к следующему шагу. Начинать надо с самого начала, т.е. с первой серии. Разместите светодиоды первой серии в требуемом порядке. Некоторые из ножек светодиодов должны быть сокращены, в противном случае они могут привести к короткому замыканию. Затем разогните ножки светодиодов так, что бы у вас получилось последовательное соединение (т.е. плюс предыдущего с минусом следующего и т.д.). Для маркировки серии, были наклеены небольшие кусочки липкой ленты с номером серии на аноде последнего светодиода, а минус никак не обозначался. После сборки серии, она проверяется на работоспособность, если все нормально, то можно переходить к следующей серии. В данном проекте получилось 150 серий светодиодов, работа очень утомительная и требует внимания. Не забывайте проверять соединения после пайки.

Шаг 5: Подготовка ДВП

Размер листа МДФ, который был приобретен для этого проекта, идеально подходил по размерам, поэтому не было необходимости в его обрезке. Если у вас возникает такая необходимость, то обрежьте лист до требуемых размеров.

Расчертите квадратную сетку по всему листу, но предварительно убедитесь, что она соответствует сетке, которую вы использовали для создания светодиодных секций, т.е. соответствует предварительной матрице. Будьте осторожны, если вы немного нарушите квадратную матрицу, т.е. прочертите линии не перпендикулярно, это может разрушить весь ваш проект!

Затем, используя шаблон с квадратами, начерченный на бумаге, определите круглые области, в которых надо просверлить отверстия. Это не точные области, они нужны лишь для понимания контура фигуры. После чего нанесите точные точки для сверления отверстий.

После этого, что бы отверстия сверлились проще, просверлите все отверстия сверлом диаметром 1 мм, а после этого пройдитесь по всем отверстиям сверлом 5 мм. Этот шаг достаточно долгий по времени, на сверление 1500 отверстий ушло примерно 7 часов времени!

Еще дополнительный час ушел на шлифование различных неровностей и удаление заусенец.

Шаг 6: Установка светодиодов в МДФ доску

Этот шаг довольно простой, но опять же если у вас точно совпадают размеры предварительной матрицы и отверстий, просверленных в листе МДФ. Если все точно, то просто вставьте секции светодиодов с тыльной стороны листа МДФ в просверленные отверстия, согласно бумажной карте. В идеале, вам не потребуется никакая фиксация светодиодов.

Будьте осторожны, вставляя светодиоды в отверстия, если расстояние немного не соответствует, то есть вероятность повредить линзу светодиода или пайку контактов. Также не торопитесь снимать ленту с номерами секций, она пригодится в дальнейшем!

Шаг 7: Создание положительных и отрицательных шин питания

Для создания шин питания, надо взять обычный провод, который используется для напряжения 230 Вольт (например, жилы провода ПВС), зачистить его от изоляции, и хорошо перекрутить во избежание расслоения мелких жил. На каждую сторону потребуется примерно 150 см провода. Затем каждую из жил закрепить с обратной стороны листа МДФ, например, пластмассовыми скобами, по обеим сторонам листа по вертикали. В местах пересечения линий квадратов, провод необходимо залудить для дальнейшей пайки (в данном случае получилось около 60 точек с каждой стороны).

Шаг 8: Соединение светодиодов

На этом шаге, когда все светодиоды установлены на место, четко определитесь, где у серии плюс, а где минус. Порядок подключения секций значения не имеет.

Начинайте с нижнего ряда. Припаяйте поочередно все секции к положительной и отрицательной шине питания. В целях экономии времени, провода и количества мест паек, продумайте возможность параллельного подключения секций – это существенно сэкономит ваше время и силы. Помните, что провода для подключения к шинам питания должны быть в изоляции, иначе произойдет короткое замыкание!

Рекомендуется выполнять подключение построчно, это вам значительно поможет, в случае если вы допустите ошибку. Также, по вашему желанию, вы можете добавить в схему обычный выключатель по питанию между зарядным устройством и светодиодной елкой, в нашем случае проект работает просто от подключения блока питания в розетку.

На этом изготовление проекта заканчивается, но помните, что данная идея подходит не только для изображения рождественской елки, вы можете реализовать и свои, абсолютно не схожие, идеи.

Возможно один из немногих DIY-наборов для пайки, а результате которого получается полезный продукт (наборы для сборки полноценных приборов в учет не берем), который после сборки не отправится лежать в темном углу, а будет использоваться по назначению, особенно, если к сборке подключить ребенка.
В обзоре описание DIY 3D-елки и инструкция по сборке.

После сборки конструктора должна получиться 3D-ёлка, мигающая светодиодами 3 цветов, которая может работать как от 3 батареек AA, так и питаться от USB.

Набор упакован в пакетик с пупыркой, дополнительно замотан во вспененную пленку. Заказывал у этого продавца () несколько раз, все доходило без повреждений в одинаковой упаковке, комплектация в порядке. На момент заказа у него была лучшая цена на AliExpress на данную елку, причем было около 200 продаж, сейчас уже более 1700.

В составе набора для пайки 3D-елки:

3 платы (основание CTR-30C и 2 части «ствола дерева» CTR-30A и CTR-30B)
Светодиоды (12 зеленых, 12 желтых, 13 красных)
6 конденсаторов на 47uF 16V
6 транзисторов S9014
7 резисторов 10 KOm
2 резистора 330 Om
2 резистора 1 KOm
2 резистора 2 KOm
1 кнопка
1 разъем для питания (длина 1 м)
1 шнур питания USB
2 болта и 2 гайки
Бокс для 3*AA батареек

Основные детали крупным планом. На платах логотип EQKIT.


Платы с обратной стороны:


Покрупнее:

Все компоненты были в наличии, даже остался лишний светодиод. Все элементы перед пайкой проверил транзистор-тестером , все оказались исправны. К сожалению, инструкции по сборке в комплекте нет.

Продавец приложил инструкции по сборке в виде фотографий, но не подписал номиналы резисторов, а на приложенных фото очень плохо видно номиналы резисторов. Но продавец отзывчивый, быстро прислал схему, правда на китайском, но главное от совсем другой елки. После указания на этот факт сказал, что у него есть только такая схема, но все же обещал ответить на любые вопросы, если что-то не получится собрать. На этом было решено закончить пытать продавца и попытаться собрать по имеющимся у него картинкам с предположением, что они все же именно от данного набора. В итоге все получилось, ниже будут указаны все номиналы резисторов и другая информация по сборке.

Контактные площадки на платах пролужены отлично. При пайке даже не пришлось пользоваться флюсом, хватило того, что содержался в припое. Половину елки спаял примитивным китайским , правда с отдельно купленными для него. Собственно для теста новых жал это и затеял, оказалось «негодный» китайский паяльник вполне годен для таких несложных работ, т.к. родные жала даже не хотели брать припой. Другую половину паял уже паяльником на станции с жалами T12. Сейчас не смог определить, где и чем паялось, т.е. собрать данный конструктор можно с помощью любого инструмента, лишь бы руки были на правильном месте:)

Резисторы проверил мультиметром на соответствие маркировке и для удобства подписал. Возможно кому-то пригодится.

Сначала припаял все резисторы на платы A и B. С резисторами на 10K все понятно, они подписаны на плате. Остальные номиналы нужно разместить на следующих местах:
Плата CTR-30A
R1, R3, R5, R7 - 10K
R2 - 2K
R4 - 1K
R6 - 330

Плата CTR-30B
R1, R3, R5 - 10K
R2 - на фото - 330
R4 - на фото - 2K
R6 - на фото - 1K

Получилось следующее. Можно увидеть, где должны быть какие резисторы.

Далее нужно припаять транзисторы и конденсаторы. На плате конденсаторы подписаны как 22uF, в комплекте идут на 47uF, почему-то тут китайцы не сэкономили. Ножки у конденсаторов и резисторов загибаем на 90 градусов, чтобы они после пайки лежали горизонтально на плате, а не торчали в разные стороны на готовом изделии. Минусовой контакт электролитических конденсаторов (C1, C2, C3) обозначен на плате заштрихованной областью, а на самом конденсаторе светлой полоской. Ориентация транзисторов (Q1, Q2, Q3) также указана на плате полукругом, соответственно контур корпуса транзистора должен совпадать при установке (до сгибания ножек) с рисунком на плате. В данном случае у меня получилось, что все транзисторы лежат «лицом вниз», причем ориентированны в обратную сторону от полукруга на плате.
Впаяны все резисторы, транзисторы и конденсаторы.

Далее впаиваем светодиоды. Светодиоды имеют полярность, на плате все обозначено. Все светодиоды ориентированы одинаково, поэтому достаточно запомнить, как впаивать один, остальные аналогично. Для тех, кто не в курсе, в данном случае светодиод коротким выводом (катодом, «-») запаиваем ближе к вершине, соответственно длинным выводом (анодом, «+») к низу дерева. При финальной сборке дерева нужно будет припаять последний красный светодиод на вершине, там уже обозначена полярность, длинным выводом светодиод припаиваем к «+».

Перед пайкой ножки светодиодов загибаем под прямым углом так, чтобы тело светодиода выходило за пределы елки.

Распределение светодиодов по цветам следующее:
Плата A:
D1-D6 - красный,
D7-D12 - желтый,
D13-D18 - зеленый.
Плата B:
D1-D6 - зеленый,
D7-D12 - красный,
D13-D18 – желтый,

Все детали на основных платах впаяны.


Еще фото под другим углом.

Рекомендую протестировать платы до сборки, подав на них напряжение 4.5-5V. Каждая плата может работать независимо, т. е. в принципе можно получить две 2D-елки. Если ёлки работают по отдельности, можно приступать к дальнейшей сборке.

Думаю дальше процесс сборки описывать смысла нет, т.к. все очевидно. Платы A и B закрепляются между собой припоем. Главное не перепутать полярность, при установке елки на плату C (полярность везде подписана, перепутать нужно постараться).
Держатель для батареек имеет довольно длинный провод, который тут не нужен, его лучше обрезать до нужной длины. На всякий случай напомню, что красный провод нужно припаять к выводу «+», черный к «-» (подписаны BAT 4.5V).

Припаиваем кнопку включение, разъем для питания через USB, прикручиваем холдер для батареек - все конструктор готов.


Для более надежного крепления разъема питания DC 5V в комплекте нет металлической скобы, хотя отверстия для нее предусмотрены. Вместо нее можно использовать остаток ножки от резистора или конденсатора, что я и сделал.

Тут можно посмотреть, как скреплены припоем платы между собой. Держится все очень уверенно, развалится, только если специально задаться этой целью.

Елка вполне нормально работает и от аккумуляторов Ni-MH 1.2V, протестировал на . Но при работе от USB (5V) все же свет поярче. Пытался измерить потребляемую мощность при подключении через USB, показывает 0.00A, при этом ёлка вовсю мигает и работает как надо, следовательно потребляемый ток очень мал, ниже минимального порога срабатывания тестера, поэтому батареек должно хватить очень надолго.

3D-ёлка в сборе:

Включаем питание - светодиоды светятся и плавно перемигиваются, радуя глаз.

Игрушка понравилась, собирать интересно, причем детям тоже. Это один из тех наборов для пайки, который после сборки не выкидываются в далекий ящик, а можно использовать, например в качестве ночника для детей.

Кто видел эту елку и знает, что такое паяльник, тоже захотели ее собрать. Видимо что-то в ней есть… Покупал еще летом, поэтому успел собрать к Новому году. Зато сейчас цены на подобные наборы снизились.